CN101116904A - 一种锅炉用中心筒离心铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉用中心筒离心铸造方法，主要包括制造出相应的成型滚筒模具、配制成型脱模衬砂、喷撒成型脱模衬砂、成型脱模衬砂层烘干、喷刷耐火涂料、耐火涂料层烘干、浇铸、利用蒸汽对成型的锅炉用中心筒铸件冷却，使合金钢液内表面形成马氏体等步骤。该一种锅炉用中心筒离心铸造方法，采用本技术方案生产的锅炉用中心筒，其几何尺寸精确，长度L±1‰，直径φ±1‰；硬度高，硬度为HRC45－65；金相组织细化，等轴晶达30－70％；使用寿命是砂型铸造的3－5倍，可广泛用于锅炉用中心筒的生产。

Description

一种锅炉用中心筒离心铸造方法

技术领域

本发明涉及锅炉用中心筒的铸造方法，特别是一种锅炉用中心筒离心铸造方法。

背景技术

锅炉用中心筒是锅炉构件中的重要零部件，其几何形状类别分为长筒型、短筒型、长锥筒型、半双层型、单法兰型、变径型，它的作用是使旋风筒中的烟气分离，缓冲烟流和气流的速度。由于在锅炉运行中，中心筒受到高温的烧损和烟气流中尘屑的冲刷摩擦以及烟气流中SO₂的侵蚀，而且又是在1100℃的高温下长期服役，因此中心筒的使用寿命较短。从目前的使用状况看，中心筒的一般使用寿命为6～24个月，因此更换频繁。中心筒的设计位置高、更换复杂、困难、周期长、费用高、危险性大，在锅炉的运行中，是影响经济效益和社会效益的重要因素。

目前，锅炉用中心筒的生产方法有砂型铸造和卷制焊接两种。砂型铸造的锅炉用中心筒，存在的不足是：质地疏松、金相粗大以及气孔、砂眼、夹渣排除难度大，且筒壁厚度不均匀、几何尺寸有一定误差、表面粗糙，故不能有效的延长中心筒的使用寿命；卷制的锅炉用中心筒，是用成型板材卷制焊接而成，存在的不足是：因焊条和母材难以统一，而且硬度低、易变形、不耐冲刷磨损，故更不能延长中心筒的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可克服以上技术的不足，使生产出的锅炉用中心筒几何尺寸准确，无任何气孔、砂眼、夹渣，且金相细密、硬度高，具有耐高温烧损(使用温度可达1300℃)、耐高温磨损(硬度HRC45-61)、耐高温蚀损(抗氧化指标＜0.023g/M²h)、能有效延长中心筒使用寿命的锅炉用中心筒离心铸造方法。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种锅炉用中心筒离心铸造方法，其特征在于它由以下生产步骤生产：

(1)、根据所要生产的锅炉用中心筒的几何形状类别制造出相应的成型滚筒模具；

(2)、配制成型脱模衬砂：将制好的型砂加入水玻璃混合均匀，作为成型脱模衬砂；

(3)、喷撒成型脱模衬砂：

将成型滚筒模具放在相应的离心机上，开动离心机，使成型滚筒模具转动，再将配制好的成型脱模衬砂，均匀的喷撒在高速转动着的成型滚筒模具的内壁周围，以便于成型脱模，边转动边喷撒，使其成层，成层厚度直至达到所要求的厚度为宜；

(4)、成型脱模衬砂层烘干：将在成型滚筒模具内壁上成型好的成型脱模衬砂层，在成型滚筒模具高速转动的同时，用烘干车喷入温火烘干；

(5)、喷刷耐火涂料：

成型好的成型脱模衬砂层内表面干燥后，在成型滚筒模具高速转动状态下，再用喷刷设备将耐火涂料喷刷在成型好的成型脱模衬砂层内表面，使其成为耐火涂料层；

(6)、耐火涂料层烘干：

将喷刷好的耐火涂料层，用温火烘干，并必须与成型好的成型脱模衬砂层一块烘干；

(7)、浇铸：

停止温火烘干后，将熔化好的合金钢液按所铸的中心筒要求计量称取，用导液装置，在成型滚筒模具高速转动状态下迅速均匀的导入成型滚筒模具内壁上的成型好的成型脱模衬砂层内，利用成型滚筒模具转动的离心力将合金钢液均匀的流散在成型脱模衬砂层内壁的型腔内，即可形成定型的锅炉用中心筒铸件；

(8)、利用蒸汽对成型的锅炉用中心筒铸件冷却，使合金钢液内表面形成马氏体：

成型的锅炉用中心筒铸件在继续转动中逐渐冷却，当冷却到990-1100℃范围内时，用蒸汽管通入蒸气冷却，使成型的锅炉用中心筒铸件内表面形成马氏体，等轴晶，以提高耐磨性能；

(9)、取出锅炉用中心筒铸件：

关闭离心机，使成型滚筒模具停止转动，再将冷却的成型锅炉用中心筒铸件，用拔件机平稳拔出；

(10)、成型的锅炉用中心筒铸件的修整：

将离心铸造出的成型的锅炉用中心筒铸件进行检查修整，即为合格的锅炉用中心筒成品。

本发明还通过如下措施实施：所使用的离心机为托辊式离心机，由平行的二根托辊构成，成型滚筒模具置于二根托辊之间，当主动托辊转动时，搓动成型滚筒模具转动；所述的成型滚筒模具，其几何形状类别与要铸造的锅炉用中心筒的几何形状类别相一致，铸造什么几何形状类别的锅炉用中心筒，就需要什么几何形状类别的成型滚筒模具；所述的合金钢液为FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料；所述的成型滚筒模具的高速转动速度可由 $n=36\√\stackrel{\‾}{G/R}$ 的公式求得，其中G为合金钢液的重力系数，采用FeCr/Al₂O₃Re时，其值为70，R为所铸锅炉用中心筒的半径；在喷撒成型脱模衬砂步骤中，成型脱模衬砂的喷撒厚度可控制在70-110mm；在成型脱模衬砂层烘干步骤中，用烘干车喷入的温火为500℃-900℃，对成型脱模衬砂层内表面的干燥深度可控制在20-70mm范围内；在对成型脱模衬砂层烘干和对耐火涂料层的烘干步骤中，所述的温火为火温控制在300-1000℃范围内；在喷刷耐火涂料步骤中，所述的耐火涂料的耐火度为1600-2000℃，在成型脱模衬砂层内表面喷刷的厚度可控制在0.5-1.5mm范围内；在取出锅炉用中心筒铸件步骤中，可在冷却至650-750℃时取出。采用本技术方案生产锅炉用中心筒与采用砂型铸造生产锅炉用中心筒，其主要技术指标有明显差异，如以下表一和表二。

表一：本发明与砂型铸造生产的锅炉用中心筒金相组织比较表

生产方法	晶体结构	金相组织
			本发明	柱状晶30-34％，等轴晶30-70％	全部细化
砂型铸造	全部柱状晶	粗大

表二：本发明与砂型铸造生产的锅炉用中心筒主要技术指标比较表

生产方法	使用温度℃	硬度	抗氧化指标	气孔、砂眼	几何形状	金相组织
							本发明	1100～1300	HRC45-65	＜0.023g/M2h	无	精确	细化
砂型铸造	1000～1150	HB160-241	＞0.093g/M2h	有	不精确	粗大

本发明的有益效果在于：与砂型铸造和卷制焊接方法生产的锅炉用中心筒相比，采用本技术方案生产的锅炉用中心筒，其几何尺寸精确，长度L±1‰，直径±1‰；硬度高，硬度为HRC45-65；金相组织细化，等轴晶达30-70％；使用寿命是砂型铸造的3-5倍。

具体实施例

实施例1

生产长筒型锅炉用中心筒，利用双托辊卧式离心机和长筒型滚筒模具，长筒型滚筒模具的长为2300mm，外直径为3500mm，内直径为3200mm，将长筒型滚筒模具置于离心机的双托辊之间，采用FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，通过离心机使长筒型滚筒模具按 $n=36\√\stackrel{\‾}{G/R}$ 公式计算出的转速进行转动，其计算出的转速为336转/分钟，在转动中将配制好的型砂加入水玻璃后均匀的喷撒在长筒型滚筒模具的内壁周围，作为成型脱模衬砂层，当达到100mm的厚度时，用烘干车喷入500℃的温火，使成型的成型脱模衬砂层干燥55mm厚，再喷刷耐火涂料层，喷刷厚度为1mm，耐火涂料的耐火度为≥1800℃，再在长筒型滚筒模具转动的同时，进行用500℃的温火对成型脱模衬砂层、耐火涂料层烘干，烘干后再在长筒型滚筒模具转动的状态下均匀的导入3000kg合金钢液FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，最后再通入蒸气冷却，冷却至700℃，再用拔件机拔出，成为离心铸造的长筒型锅炉用中心筒铸件，经过修整，即为长筒型锅炉用中心筒成品。

经检测，其金相组织为：柱状晶为33％，等轴晶为66％；主要技术指标为：使用温度为1250℃，硬度为HRC60，抗氧化指标为0.022g/M²h，无砂眼和气孔，几何形状精确，金相组织细密。

实施例2

生产短筒型锅炉用中心筒，利用双托辊卧式离心机和短筒型滚筒模具，短筒型滚筒模具的长为2000mm，外直径为1800mm，内直径为1500mm，将短筒型滚筒模具置于离心机的双托辊之间，采用FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，通过离心机使短筒型滚筒模具按 $n=36\√\stackrel{\‾}{G/R}$ 公式计算出的转速进行转动，其计算出的转速为360转/分，在转动中将配制好的型砂加入水玻璃后均匀的喷撒在短筒型滚筒模具的内壁周围，作为成型脱模衬砂，当达到70mm的厚度时，用烘干车喷入900℃的温火，使成型的脱模衬砂层干燥55mm厚，再喷刷耐火涂料层，喷刷厚度为0.5mm，耐火涂料的耐火度为2000℃，再在短筒型滚筒模具转动的同时，进行用800℃的温火对成型脱模衬砂层、耐火涂料层烘干，烘干后再在短筒型滚筒模具转动的状态下均匀的导入1400kg合金钢液FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，最后再通入蒸气冷却，冷却至700℃，再用拔件机拔出，成为离心铸造的短筒型锅炉用中心筒铸件，经过修整，即为短筒型锅炉用中心筒成品。

经检测，其金相组织为：柱状晶为32％，等轴晶为63％；主要技术指标为：使用温度为1250℃，硬度为HRC60，抗氧化为0.022g/M²h，无砂眼和气孔，几何形状精确，金相组织细化。

实施例3

生产长锥筒型锅炉用中心筒，利用双托辊卧式离心机和长锥筒型滚筒模具，长锥筒型滚筒模具的长为4000mm，上口部外直径为2500mm，内直径为2200mm，下口外直径为2200mm，内直径为1900mm，将长锥筒型滚筒模具置于卧式离心机的双托辊之间，采用FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，通过离心机使长锥筒型滚筒模具按 $n=36\√\stackrel{\‾}{G/R}$ 公式计算出的转速进行转动，其中R为腰部半径，其计算出的转速为317转/分，在转动中将配制好的型砂加入水玻璃后均匀的喷撒在长锥筒型滚筒模具的内壁周围，作为成型脱模衬砂，当达到110mm的厚度时，用烘干车喷入900℃的温火，使成型的成型脱模衬砂层干燥55mm厚，再喷刷耐火涂料层，喷刷厚度为0.8mm，耐火涂料的耐火度为2000℃的，再在长锥筒型滚筒模具转动的同时，进行用800℃的温火对成型脱模衬砂层、耐火涂料层烘干，烘干后再在长锥筒型滚筒模具转动的状态下均匀的导入3500kg合金钢液FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料，最后再通入蒸气冷却，冷却至700℃，再用拔件机拔出，成为离心铸造的长锥筒型锅炉用中心筒铸件，经过修整，即为长锥筒型锅炉用中心筒成品。

经检测，其金相组织为：柱状晶为31％，等轴晶为60％；主要技术指标为：使用温度为1250℃，硬度为HRC60，抗氧化为0.022g/M²h，无砂眼和气孔，几何形状精确，金相组织细密。

Claims (4)

1.一种锅炉用中心筒离心铸造方法，其特征在于它由以下生产步骤生产：

(1)、根据所要生产的锅炉用中心筒的几何形状类别制造出相应的成型滚筒模具；

(2)、配制成型脱模衬砂：将制好的型砂加入水玻璃混合均匀，作为成型脱模衬砂；

(3)、喷撒成型脱模衬砂：

将成型滚筒模具放在相应的离心机上，开动离心机，使成型滚筒模具转动，再将配制好的成型脱模衬砂，均匀的喷撒在高速转动着的成型滚筒模具的内壁周围，边转动边喷撒，使其成层，成层厚度直至达到所要求的厚度为宜；

(4)、成型脱模衬砂层烘干：将在成型滚筒模具内壁上成型好的成型脱模衬砂层，在成型滚筒模具高速转动的同时，用烘干车喷入温火烘干；

(5)、喷刷耐火涂料：

成型好的成型脱模衬砂层内表面干燥后，在成型滚筒模具高速转动状态下，再用喷刷设备将耐火涂料喷刷在成型好的成型脱模衬砂层内表面，使其成为耐火涂料层；

(6)、耐火涂料层烘干：

将喷刷好的耐火涂料层，用温火烘干，并必须与成型好的脱模衬砂层一块烘干；

(7)、浇铸：

停止温火烘干后，将熔化好的合金钢液按所铸的中心筒要求计量称取，用导液装置，在成型滚筒模具高速转动状态下迅速均匀的导入成型滚筒模具内壁上的成型好的成型脱模衬砂层内，利用成型滚筒模具转动的离心力将合金钢液均匀的流散在脱模衬砂层内壁的型腔内，即可形成定型的锅炉用中心筒铸件；

(8)、利用蒸汽对成型的锅炉用中心筒铸件冷却，使合金钢液内表面形成马氏体：

成型的锅炉用中心筒铸件在继续转动中逐渐冷却，当冷却到990-1100℃范围内时，用蒸汽管通入蒸气冷却，使成型的锅炉用中心筒铸件内表面形成马氏体，等轴晶；

(9)、取出锅炉用中心筒铸件：

关闭离心机，使成型滚筒模具停止转动，再将冷却的成型锅炉用中心筒铸件，用拔件机平稳拔出；

(10)、成型的锅炉用中心筒铸件的修整。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉用中心筒离心铸造方法，其特征在于所述的合金钢液为FeCr/Al₂O₃Re陶瓷复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉用中心筒离心铸造方法，其特征在于所述的成型滚筒模具的高速转动速度可由 $n=36\sqrt{G/R}$ 的公式求得，其中G为合金钢液的重力系数，R为所铸锅炉用中心筒的半径。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉用中心筒离心铸造方法，其特征在于在喷撒成型脱模衬砂步骤中，成型脱模衬砂的喷撒厚度可控制在70-100mm；在成型脱模衬砂层烘干步骤中，用烘干车喷入的温火为500℃-900℃，对成型脱模衬砂层内表面的干燥深度可控制在20-70mm范围内；在对成型脱模衬砂层烘干和对耐火涂料层的烘干步骤中，所述的温火为火温控制在300-1000℃范围内；在喷刷耐火涂料步骤中，所述的耐火涂料的耐火度为1600-2000℃，在成型脱模衬砂层内表面喷刷的厚度可控制在0.5-1.5mm范围内；在取出锅炉用中心筒铸件步骤中，可在冷却至650℃-750℃时取出。